Resumen ejecutivo entregable E5.1: Diseño del entorno de experimentación para los Casos de Uso 

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Este documento es el resultado de los trabajos realizados en EIDER en el marco de la actividad que tiene por objetivo proporcionar información sobre el tipo de pruebas que se realizarán para la validación de los casos de uso del proyecto, así como del entorno de experimentación que se utilizará cada caso de uso. Constituye el punto de partida para el desarrollo y pruebas de concepto de los casos de uso EIDER, que deberán permitir avanzar de cara a la obtención de los prototipos esperados a final de las anualidades 2025 y 2026 respectivamente.

El documento recoge la descripción de las infraestructuras de experimentación sobre los que se van a desarrollar, probar como pruebas de concepto y validar los distintos casos de uso que se han considerado en el proyecto EIDER.

Estas pruebas van a servir para evaluar, además de la algoritmia específica desarrollada en cada caso de uso, la tecnología transversal que se ha considerado en otros paquetes de trabajo del proyecto EIDER, en particular la relacionada con la gestión del dato (modelos de datos, gestión de identidades, seguridad en el Edge) y con el despliegue de soluciones virtualizadas (plataformas hardware y de microservicios en el Edge, arquitecturas de virtualización Cloud-Edge, seguridad den el despliegue de aplicaciones contenerizadas).

Con el propósito de homogeneizar hasta donde es posible el diseño de estas infraestructuras y las pruebas asociadas, se ha definido una metodología que recoge, para cada caso de uso, la arquitectura de la misma y sus componentes fundamentales, tanto en el caso de entornos físicos como virtuales y la definición de los escenarios de pruebas con sus pruebas y data set.

Los casos de uso para los que se ha realizado este ejercicio detallado, del que destacan los aspectos siguientes:

  • Sensórica virtualizada en líneas eléctricas

Infraestructura para el desarrollo y testeo de aplicaciones virtualizadas consistente en un conjunto de software que corre en una infraestructura compuesta tanto por servidores físicos (para su conexión con equipos reales) como de servidores virtuales corriendo en Azure. Está también asociada a laboratorios físicos.

  • Control dinámico de tensión en el CT

Se trata de un Living Lab construido entre Ormazabal y la distribuidora CMH situado en la localidad de Puerto Lápice, em Ciudad Real. Consiste en Consiste en la digitalización mediante fibra óptica de toda la infraestructura, desde el puesto central hasta los centros de transformación. Mediante conexión privada se puede conectar remotamente a los distintos dispositivos de los centros para la realización de pruebas. Las pruebas se realizarán en el centro de transformación de Los Olivos.

  • Soporte a la tensión de red desde plantas FV

Hace uso del Laboratorio de Ciberseguridad para Smart Grids de Tecnalia, que emula un escenario compuesto por una subestación eléctrica y un centro de control. Además, el laboratorio dispone de una capa de servicios que permiten desplegar en la red eléctrica los requisitos de ciberseguridad establecidos por las principales normativas y estándares. Entre estos servicios se encuentran un gestor de identidades, un registro para desplegar aplicaciones en los nodos Edge, una PKI, …

  • Analítica de datos de gestión de red a partir de los datos de los smart meters de los prosumidores

Utiliza un entorno de pruebas virtual que, recogiendo datos de entrada reales de campo, es capaz de ejecutar distintos algoritmos que monitorizan y en su caso corrigen la conectividad de los Smart meters en su asignación a transformador, feeder y fase. Consiste en un entorno Cloud – Edge, en el que el edge está virtualizado. Dicho edge lo constituyen un conjunto de Smart meters en baja tensión que recogen la información de campo, información que a través de una plataforma Smart metering de la compañía eléctrica de distribución, es trasladada al cloud, donde se corren los algoritmos IA de conectividad y topología.

  • Analítica de datos para gestión energética del prosumidor

Se emplea la infraestructura disponible en el laboratorio de TECNALIA para parametrizar y validar los modelos desarrollados, en este caso, de instalaciones fotovoltaicas y cicladores de batería de ion-litio, los cuales se usarán para generar datos de entrenamiento semejantes a aquellos que se recogen en las instalaciones reales. Implica por lo tanto 1) un entorno software correspondiente a una máquina virtual empleada para desarrollar modelos de entrenamiento de generación fotovoltaica; y 2) infraestructura de laboratorio para la caracterización y modelado de baterías de iones de litio.

Resumen ejecutivo entregable E5.2: Resultados de las pruebas de concepto. Prototipo 1

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Este documento es el resultado de los trabajos realizados en EIDER en el marco de la actividad que tiene por objetivo llevar a cabo la ejecución de las pruebas de concepto de los Casos de Uso definidos en el proyecto, las cuales se realizan a lo largo de todo el proyecto, de forma progresiva e iterativa, para lo que se ha definido un primer prototipo a la finalización de la segunda anualidad y se definirá un prototipo final que se evaluará a la finalización del proyecto. Los Casos de Uso han consistido en: Sensórica virtualizada en líneas eléctricas, Control dinámico de tensión en el Centro de Transformación, Soporte a la tensión de red desde plantas fotovoltaicas, Analítica de datos para gestión de red a partir de datos de los prosumidores y Analítica de datos para gestión energética del prosumidor.

La validación de los desarrollos de virtualización sobre equipos y sistemas de la red eléctrica que se acometen en el proyecto EIDER se lleva a cabo mediante pruebas de concepto ligadas a los distintos casos de uso identificados y ejecutadas en escenarios de pruebas, de laboratorio o de campo, previamente establecidos.

Por otro lado, habida cuenta de la dificultad para llegar a resultados finales concluyentes, durante la anualidad 2025 del proyecto se ha marcado como objetivo la obtención de unos primeros prototipos (de algoritmos y arquitecturas de virtualización). Será ya en la fase final del proyecto, en la anualidad 2026, cuando se obtengan los prototipos finales, prototipos que de nuevo serán validados con nuevas pruebas de validación.

El alcance de este documento entregable es la descripción de las pruebas de concepto realizadas para los distintos casos de uso y la presentación de las principales conclusiones de la ejecución de las mismas.

CdU2. Sensórica virtualizada en las líneas eléctricas. Las pruebas realizadas han permitido 1) validar que una parte relevante del software de estos dispositivos puede ejecutarse en entornos virtuales en PC mediante gemelos virtuales, desacoplando el desarrollo y la validación de la disponibilidad del hardware, 2) consolidar una arquitectura de portabilidad que separa la lógica funcional de las dependencias hardware y RTOS y 3) demostrar mediante modelos de ejecución aislada (previo al desarrollo de aplicaciones virtuales en dispositivos embebidos) que es posible ejecutar funcionalidad de forma controlada y compatible con las restricciones del dominio eléctrico.

CdU4. Control dinámico de tensión en el CT. Se han realizado las pruebas previstas, ejecutándose el algoritmo desarrollado sobre una máquina virtual en oficinas de ORMAZABAL conectada a CT remoto. Recogidos los datos de eventos (sobre y subtensión de contadores y tensiones del transformador), calculadas y enviadas las consignas a la remota del transformador a intervalos horarios, se han obtenido unos resultados exitosos, con una disminución drástica de los eventos de calidad. Se está en disposición de abordar el prototipo final optimizando recursos y llevando el desarrollo dockerizado a un dispositivo embebido.

CdU5. Soporte a la tensión de red desde plantas FV. En el primer escenario de pruebas se han ejecutado pruebas de autenticación a través del interfaz hombre‑máquina, verificando el acceso al SOM (System On Module) del inversor mediante el servidor web y empleando el gestor de identidades Keycloak. En el segundo se ha centrado en comunicaciones máquina‑máquina (M2M), en particular en el acceso desde un sistema SCADA hacia el SOM mediante Modbus y utilizando el flujo OAuth 2.0. En ambos casos el resultado de las pruebas ha sido satisfactorio.

CdU6. Analítica de datos para gestión de red a partir de datos de los prosumidores. Las pruebas realizadas sobre la suite de algoritmos desarrollados han permitido validar los aspectos clave de los mismos, a la vez que ha puesto de manifiesto que se requiere un análisis conjunto de poblaciones de contadores, así como la sincronización temporal y la coherencia del dato como requisitos habilitadores. Asimismo, se han identificado las limitaciones del dato orientado exclusivamente a facturación, constatando que la robustez de la analítica mejora cuando se dispone de datos más ricos o de características extraídas localmente a partir de señal eléctrica

CdU7. Analítica de datos para gestión energética del prosumidor. Las pruebas han estado orientadas a evaluar el comportamiento de los modelos de predicción de generación fotovoltaica, consumo eléctrico y caracterización del sistema de almacenamiento energético, utilizando datos de instalaciones reales y de laboratorio mediante la secuencia adquisición de datos – entrenamiento de modelos – validación mediante inferencia. Se ha validado la capacidad de los distintos modelos para distintas condiciones operativas y para su integración en sistema de gestión energética.

A la vista de las pruebas realizadas para los primeros prototipos de cada caso se puede concluir que los resultados obtenidos para todos ellos han son satisfactorios.

Con carácter general, las pruebas realizadas se han ajustado tanto a los entornos de experimentación como a los escenarios de pruebas que se habían previsto, si bien ha sido necesario realizar algunas revisiones de los mismos.

En conclusión, se puede afirmar que se está en una posición óptima para abordar el desarrollo de los prototipos finales previstos de cada caso de uso al final del proyecto. Dichos prototipos irán desde algoritmos a sistemas, validados, dependiendo de los casos de uso, a nivel de laboratorio o en pilotos de campo.